Estudio para la resolución numérica de las ecuaciones de conservación de la masa, cantidad de movimiento y energía, aplicado a la influencia del confinamiento de un fluido en la aerodinámica de un cuerpo romo

Abstract

El objetivo principal del estudio desarrollado a lo largo de este trabajo es el de aprender a realizar y verificar códigos CFD (Computacional Fluid Dynamics) mediante el lenguaje C++, capaces de resolver y estudiar la fenomenología del movimiento de los fluidos gobernada por las ecuaciones de Navier-Stokes. Es por ello que el documento se ha estructurado en diferentes capítulos, para que con ellos se pueda ver tanto la evolución del aprendizaje, como los diferentes casos estudiados. De esta manera, en el capítulo 1 se encuentra la introducción del trabajo, en la cual se puede encontrar tanto el alcance como el estado del arte del ámbito de trabajo. En el capítulo 2 se introducen de los conceptos más importantes necesarios para la correcta comprensión de los ejercicios desarrollados en los siguientes capítulos. Una vez hecha la introducción tanto de los aspectos formales, como de conceptos previos, en el capítulo 3 se pasaría al primer caso de estudio. Aquí se hablará de la trasferencia de calor por conducción, que tiene su origen en la ecuación de conservación de la energía, y servirá para establecer las bases de programación y conocimientos necesarios para el desarrollo de códigos CFD. En el capítulo 4 se estudiará en profundidad la ecuación de convección-difusión, que servirá como introducción de las ecuaciones de Navier-Stokes en su manera más general, pudiendo ser particularizada para cualquier caso de estudio. De esta manera, en el capítulo 5, para profundizar aún más en el estudio de las ecuaciones de Navier-Stokes, se introducirá el Fractional Step Method, y se aplicará a un caso de estudio a partir del cual se generará la aplicación de este estudio, presente en el capítulo 6. Para finalizar, en el capítulo 7 se podrá encontrar una explicación del trabajo futuro que habría que realizar para ampliar lo desarrollado en este estudio, en el capítulo 8 se habla brevemente de aspectos económicos e impacto medioambiental, y en el capítulo 9 se encontraran las conclusiones finales del estudio realizado